计算机控制综合练习题(附答案)

计算机控制综合练习题（附答案）

综合练习题

一、填空题（20分）

1、计算机控制系统是由和两大部分组成。

2、计算机控制系统的典型形式有、、、和五种。

3、开关量信号的特征是以二进制和出现，模拟量信号以的方式出现。

4、我们常说A/D转换器的是5微秒，是3位半，是1LSB，是0-5V。

5、A/D转换器将模拟信号转化成数字结果的过程参为称为，若采样频率为模拟信

号频率的1.8倍，则采样信号复观该模拟信号。

6、D/A转换器的主要技术指标有、、。

7、采用双绞线作信号引线是为了抑制干扰，采用终端匹配是为了抑制干扰。

8、计算机控制系统中的地线有、、、、五种，通道馈线的接地技术

有、。

9、常规的数控系统常常采用开环程序控制，这种控制的可靠性和精度由和来

决定。

10、若一三相步进电机转子的齿数为6，则它的齿距角为度，若采用三拍方式，则

它的步距角为度。

11、在PID控制系统中，若想增加系统的稳定性，则应增大，若想消除系统静差，

则应增大，若想加快系统的响应，则应增大。

12、测量数据的预处理技术主要有、、。

13、软件上消除周期性的干扰应当采用，消除高频及低频干扰应当采用。

二、选择题，请将你认为正确的答案全部选择出来填入空中（20

分）

1、下列抗干扰措施中属于软件抗干扰技术的有（），属于硬件抗干扰技术的有（）。

采用双积分A/D转换器采用中位值滤波采用光耦滤波采用LC滤波

采用限幅滤波重复书写指令串行通讯方式

2、有一A/D转换器的字长是8位，则它的分辨率为（），若一A/D转换器的分辨率

为0.0000152，则它的字长应当为（）。

0.003921 0.004921 0.005921 14 15 16

3、量化误差的来源有（），数字控制器的给定值处理有（）。

SCC控制偏差处理上下限报警舍入截尾 D/A转换变化率限制

4、列计算过程属于直线插补的有（），属于圆弧插补的有（）。

偏差计算终点判断插补计算绘直线

画圆弧偏差判别坐标进给坐标计算

5、下列各项中，属于工业控制机的支持软件的有（），属于应用软件的有（）。

流量控制程序 MS-DOS程序 C语言程序

网卡驱动程序 OFFICE程序学生管理文档

三、判断题（10分）（注：如果有错误，请改正！）

1、I/V转换是模拟量输入通道必须采用的环节。（）

2、采样奇数次，然后按大小排队，取中间的值为本次采样的有效值称为中位值滤波

法。（）

3、按位传送数据的方法称为异步传送。（）

4、扰动频率越高，采样周期应该越短。（）

5、RS-232C是一种内部的串行总线。（）

四、问答题（25分）

1、采用74LS244和74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）

输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。（8分）

2、异步传送和同步传送的信息格式是怎样的/面向字符和面向位的传送的信息格式

又是怎样的？（8分）

3、说明数字PID控制器的采样周期的选择过程？（9分）

五、计算及论述题，需写出解题过程（25分）

1、某炉温度变化范围为0~3000℃，要求分辨率为2℃，温度变送器的输出范围为0-5V。

若A/D转换器的输入范围也是0-5V，求A/D转换器的字长应为多少位？若A/D转

换器的字长不变，现通过变送器零点迁移将信号零点迁移到800℃，此时系统对炉

温变化的分辨率为多少？（13分）

2、已知模拟调节器的传递函数为D(s) = U(s)/E(s) = (1 + 0.21s)/(1 + 0.105s)，

试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算式，设采样周期T = 0.1s。（12

分）

综合练习题答案

一、填空题（每空0.5分）

1、工业控制机、生产过程；

2、操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、分散型控制系统、现场

总线控制系统；

3、1、0、连续变化量；

4、转换时间，分辨率、线性误差、量程；

5、量化过程，不能（不可以）；

6、分辨率、建立时间、线性误差；

7、串模，长线传输；

8、模拟地、数字地、安全地、系统地、交流地，电路一点地基准、电缆屏蔽层的接

地；

9、步进电机，传动装置；

10、60，20；

11、微分时间常数，积分时间常数，比例系数；

12、系统误差的自动校准，线性化处理，标度变换；

13、平均值滤波法，惯性滤波法。

二、选择题（每题2分）

1、（采用中位值滤波、采用限幅滤波、重复书写指令），（采用双积分A/D转换器、采

用光耦滤波、采用LC滤波）。

2、（0.003921）,(16)。

3、（舍入、截尾、D/A转换），（SCC控制、变化率限制）。

4、（偏差计算、终点判断、偏差判别、坐标进给），（偏差计算、终点判断、偏差判别、

坐标进给、坐标计算）。

5、（C语言程序、OFFICE程序），（流量控制程序、网卡驱动程序、学生管理文档）。

三、判断题（每题2分）

1、（X）改为：I/V转换是模拟量输入通道采用的环节。

2、（对）。

3、（错）改为：异步传送是面向字符的。

4、（对）。

5、（错）改为：RS-232C是一种外部的串行总线。

四、问答题

1、答：利用74LS245作为开关量的输入，一端接外部开关量信号输入，一端接到

PC的8位数据线，利用74LS273作为开关量的输出，一端接到PC的8位数据线，一端接开关量信号输出。程序略。

2、答：异步通信的通信格式为发送的每一个数据字符均带有起始位、停止位和可选

择的奇偶位，数据之间没有特殊关系，也没有发送或接收时钟，电平由高到低的

起始位通知接收器接收信息，并在所期望的数据间隔期间启动时钟提供锁存脉

冲。停止位表示该字符传送结束并返回到标志状态，每个字符的位数可视使用的

要求而改变；同步通信需要与数据一起传送时钟信息，数据流中每一个连续不断

的数据位均要由一个基本数据时钟控制，并定时在某个特定的时间间隔商；面向

字符的传送在空闲或等待状态为高电平，每个字符以一个0位开始，即起始位，

随后是8个数据位，随后是1，1个半或2个停止位；面向位的传输协议是使用

位置上的定位控制字符，而不是组合编码。

3、答：对于数字PID控制器的周期选择，首先应当清楚被控对象的有效频率的大小，

然后根据香农定理确定采样信号的上限角频率（或最低采样频率），需考虑恢复

原信号的要求，以及保障一定精度的要求；然后考虑给定值的要求，若给定值的

变化频率越高，则应当将采样频率提高；若被控对象变化缓慢，则采样的频率应

当降低；若执行机构动作惯性大，相应的采样的频率也应当降低；若系统同时控

制的回路数教多，则应当根据回路的多少相应的倍增采样频率；另外还应当考虑

控制算法的类型。

五、计算及论述题，需写出解题过程

1、解：Xmax = 3000, Xmin = 0, λ = 2, 由于A/D转换器的输入电压范围与温度变

送器的输出电压范围都为0-5V，所以A/D转换器的字长应为：

n = log2 (1 + (Xmax - Xmin)/ λ) = log22901 ≈ 12

若A/D转换器字长不变，改变零点偏移，此时Xmax = 3000, Xmin = 800,n =

12，系统对炉温的分辨率为：

λ = （3000 – 800）/（212– 1）≈ 0.537℃

2、解：D(s) = (1 + 0.21s)/(1 + 0.105s) = 1/(1 + 0.105s) * (1 + 0.21s)

此模拟调节器为一不完全微分的PID控制，其中D f(s) = 1/(1 + 0.105s)

因此其PID调节器的位置型算式为：

u(k) = au(k-1) + (1-a)u’(k), u’(k) = Kp[e(k) + T D(e(k) - e(k-1))/T]

a = T f/(T f + T) = 0.105/(0.105 + 0.1) = 0.5123

u(k) = 0.5123 u(k-1) + (1-0.5123)(e(k) + 0.21(e(k)-e(k-1))/0.1)

= 0.5123 u(k-1) + 0.4877(3.1 e(k) - 2.1 e(k-1))

因此其PID调节器的增量型算式为：

Δu(k) = aΔu(k-1) + (1-a) Δu’(k)

Δu’(k) = Kp[e(k)-e(k-1)] + K D(e(k) - 2e(k-1) + e(k-2))

= e(k) – e(k-1) + 0.21/0.1 * (e(k) - 2e(k-1) + e(k-2))

= 3.1e(k) – 5.2e(k-1) + 2.1e(k-2)

Δu(k) = 0.5123Δu(k-1) + 0.4877 * (3.1e(k) – 5.2e(k-1) + 2.1e(k-2))